Meget ensartet og lav hysterese tryksensor for at øge praktisk anvendelighed

Forskere har designet en fleksibel tryksensor, der forventes at have en meget bredere anvendelighed. Et forskerhold fra KAIST fremstillede en piezoresistiv tryksensor med høj ensartethed med lav hysterese ved kemisk at pode en ledende polymer på en porøs elastomerskabelon.

Holdet opdagede, at ensartetheden af ​​porestørrelse og form er direkte relateret til ensartetheden af ​​sensoren. Teamet bemærkede, at ved at øge porestørrelsen og formvariabiliteten, variabiliteten af ​​sensoregenskaberne øges også.

Forskere ledet af professor Steve Park fra Institut for Materialevidenskab og Teknik bekræftede, at sammenlignet med andre sensorer sammensat af tilfældigt store og formede porer, som havde en variationskoefficient i relativ modstandsændring på 69,65 procent, deres nyudviklede sensor udviste meget højere ensartethed med en variationskoefficient på 2,43 procent. Denne undersøgelse blev rapporteret i Lille som omslagsartikel den 16. august.

Fleksible tryksensorer er blevet aktivt undersøgt og bredt anvendt i elektronisk udstyr såsom berøringsskærme, robotter, bærbart sundhedsudstyr, elektronisk hud, og grænseflader mellem mennesker og maskiner. I særdeleshed, piezoresistive tryksensorer baseret på elastomer-ledende materialekompositter har et betydeligt potentiale på grund af deres mange fordele, herunder en enkel og billig fremstillingsproces.

Forskellige forskningsresultater er blevet rapporteret om måder at forbedre ydeevnen af ​​piezoresistive tryksensorer, hvoraf de fleste har været fokuseret på at øge følsomheden. På trods af dens betydning, maksimering af følsomheden af ​​kompositbaserede piezoresistive tryksensorer er ikke nødvendig for mange applikationer. På den anden side, sensor-til-sensor ensartethed og hysterese er to egenskaber, der er af afgørende betydning for at realisere enhver applikation.

Vigtigheden af ​​sensor-til-sensor ensartethed er indlysende. Hvis sensorerne fremstillet under de samme forhold har forskellige egenskaber, målingens pålidelighed er kompromitteret, og derfor kan sensoren ikke bruges i en praktisk indstilling.

Ud over, lav hysterese er også afgørende for forbedret målepålidelighed. Hysterese er et fænomen, hvor de elektriske aflæsninger varierer afhængigt af, hvor hurtigt eller langsomt sensoren trykkes, om der udløses eller påføres tryk, og hvor længe og i hvilken grad sensoren har været trykket. Når en sensor har høj hysterese, de elektriske aflæsninger vil variere selv under det samme tryk, gør målingerne upålidelige.

Forskere sagde, at de observerede en ubetydelig hysteresegrad, som kun var 2 procent. Dette blev tilskrevet den stærke kemiske binding mellem den ledende polymer og elastomerskabelonen, som forhindrer deres relative glidning og forskydning, og porøsiteten af ​​elastomeren, der forbedrer elastisk adfærd.

"Denne teknologi frembringer indsigt i, hvordan man adresserer de to kritiske problemer i tryksensorer:ensartethed og hysterese. Vi forventer, at vores teknologi vil spille en vigtig rolle i at øge praktiske anvendelser og kommercialisering af tryksensorer i den nærmeste fremtid, " sagde professor Park.